(57)【要約】【課題】  光ケーブルの張り替えやＰＭＤ補償器を用いることなく、既設線路のＰＭＤを低減する光ファイバの接続方法、該方法により接続された接続点を有するＰＭＤの低い光伝送路及び該接続方法を用いてＰＭＤの低い既設線路を得る既設線路の改修方法の提供。【解決手段】  直列に接続して光伝送路を構成する２本の光ファイバを接続する際に、偏波モード分散の角度依存性を測定し、その偏波モード分散が最も小さく測定された角度付近にてそれぞれの光ファイバを接続し、低偏波モード分散の光伝送路を得ることを特徴とする光ファイバの接続方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続して光伝送路を構成する２本の光ファイバを接続する際に、偏波モード分散の角度依存性を測定し、その偏波モード分散が最も小さく測定された角度付近にてそれぞれの光ファイバを接続し、低偏波モード分散の光伝送路を得ることを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項２】
２本の光ファイバの接続しようとしている端面を対向させ調心した後、一方もしくは両方の光ファイバ端面を周方向に任意の角度だけ回転させて偏波モード分散を測定し、偏波モード分散の角度依存性を得て、その偏波モード分散が最も小さく測定された角度付近にて両光ファイバを接続することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの接続方法。
【請求項３】
前記対向・調心・回転を融着接続機にて行うことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバの接続方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の接続方法を、光伝送路を構成する光ファイバの２つ以上の接続点で実施することにより全体として低偏波モード分散の光伝送路を得ることを特徴とする光ファイバの接続方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の接続方法を用いて接続された接続点を有することを特徴とする光伝送路。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の接続方法を用いて、既設線路の光ファイバの偏波モード分散の低減を行うことで、既設線路の伝送容量および／または伝送速度の改善を可能とすることを特徴とする既設線路の改修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波モード分散が最小となるように光ファイバを接続して低偏波モード分散の光伝送路を得る光ファイバの接続方法、該接続方法により接続された接続点を有する偏波モード分散の低い光伝送路及び該接続方法を用いて偏波モード分散の低い既設線路を得る既設線路の改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信の伝送速度が上がるにつれて、偏波モード分散（以下、ＰＭＤと略記する。）がその伝送路の伝送速度を決める要因となる場合がある。
特に、既に敷設された光ファイバ（通常は光ケーブルに収容されている）を用いて、その伝送ルートの伝送速度の高速化（≒大容量化）を図ろうとした場合には、ＰＭＤが問題となる可能性が高い。なぜなら、既に敷設された光ファイバの敷設時点では、伝送速度が遅かったために、ＰＭＤは情報伝送に影響を与えていなかったので、その伝送路を構成する光ファイバのＰＭＤについて、何ら配慮されておらず、非常にＰＭＤの大きい光ファイバが伝送路中に混ざっている可能性もあるからである。
このように、既設線路のＰＭＤが大きくて伝送路の高速化ができない場合、ＰＭＤの大きな箇所を特定し、当該区間の光ファイバ（光ケーブル）を張り替える、という方法で光ファイバ伝送路の高速化を図る手段が考えられる。
【非特許文献１】F. Kapron, et.al,"Polarization-mode dispersion:Should you be concerned?",NFOEC'96, pp.757- (1996)
【特許文献１】特許第２９８１０８８号公報
【非特許文献２】M. Karlsson, et.al,"A comparison of different PMD-compensation techniques",ECOC'00, pp.33- (2000)
【非特許文献３】大越他、”光ファイバ、９章  ゆらぎのある光ファイバの理論”、pp.-235，オーム社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ケーブルの張り替えには多大のコストがかかる上に、例えば、１０００心ケーブル中の光ファイバのうち１心だけのＰＭＤが高い場合などは、ケーブルの張り替えにコストがかかりすぎ、結果として伝送路の高速化を断念する、といった事態も想定される。また、ＰＭＤ補償器を伝送路中に配置されている中継器等に組み込む手段も考えられるが、ＰＭＤ補償器は未だ研究段階であることに加え、その構成要素から察するに、非常に高価なものとなることが予想される。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、光ケーブルの張り替えやＰＭＤ補償器を用いることなく、既設線路のＰＭＤを低減する光ファイバの接続方法、該接続方法により接続された接続点を有するＰＭＤの低い光伝送路及び該接続方法を用いてＰＭＤの低い既設線路を得る既設線路の改修方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明は、直列に接続して光伝送路を構成する２本の光ファイバを接続する際に、ＰＭＤの角度依存性を測定し、そのＰＭＤが最も小さく測定された角度付近にてそれぞれの光ファイバを接続し、低ＰＭＤの光伝送路を得ることを特徴とする光ファイバの接続方法を提供する。
【０００６】
本発明の接続方法において、２本の光ファイバの接続しようとしている端面を対向させ調心した後、一方もしくは両方の光ファイバ端面を周方向に任意の角度だけ回転させてＰＭＤを測定し、ＰＭＤの角度依存性を得て、そのＰＭＤが最も小さく測定された角度付近にて両光ファイバを接続することが好ましい。
本発明の接続方法において、前記対向・調心・回転を融着接続機にて行うことが好ましい。
本発明の接続方法において、該接続方法を、光伝送路を構成する光ファイバの２つ以上の接続点で実施することにより全体として低ＰＭＤの光伝送路を得ることが好ましい。
【０００７】
また本発明は、前記接続方法を用いて接続された接続点を有することを特徴とする光伝送路を提供する。
【０００８】
また本発明は、前記接続方法を用いて、既設線路の光ファイバのＰＭＤの低減を行うことで、既設線路の伝送容量および／または伝送速度の改善を可能とすることを特徴とする既設線路の改修方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の接続方法によれば、直列に接続して光伝送路を構成する２本の光ファイバを接続する際に、ＰＭＤの角度依存性を測定し、そのＰＭＤが最も小さく測定された角度付近にてそれぞれの光ファイバを接続し、低ＰＭＤの光伝送路を得ることによって、ＰＭＤが大きくて光伝送路の高速化ができない光伝送路において光ファイバの接続をし直すことによって、ＰＭＤを低減することができ、その光伝送路の伝送容量および／または伝送速度を改善することができる。
また本発明の接続方法において、２本の光ファイバの接続しようとしている端面を対向させ調心した後、一方もしくは両方の光ファイバ端面を周方向に任意の角度だけ回転させてＰＭＤを測定し、ＰＭＤの角度依存性を得て、そのＰＭＤが最も小さく測定された角度付近にて両光ファイバを接続することによって、その光伝送路のＰＭＤを確実に低減することができる。
また本発明の接続方法において、前記対向・調心・回転を融着接続機にて行うことにより、効率的に光ファイバの接続作業を行うことができる。
また本発明の接続方法において、該接続方法を、光伝送路を構成する光ファイバの２つ以上の接続点で実施することにより全体として低ＰＭＤの光伝送路を得ることによって、長距離既設線路の低ＰＭＤ化を図ることができる。
【００１０】
また本発明の光伝送路は、前記接続方法を用いて接続された接続点を有するものなので、光伝送路の伝送容量および／または伝送速度の改善を可能とするＰＭＤの低いものとなる。
【００１１】
また本発明の既設線路の改修方法は、前記接続方法を用いて、既設線路の光ファイバのＰＭＤの低減を行うことで、既設線路の伝送容量および／または伝送速度を改善するものなので、ＰＭＤが大きくて光伝送路の高速化ができない光伝送路において光ファイバの接続をし直すことによって、ＰＭＤを低減することができ、その光伝送路の伝送容量および／または伝送速度を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２は本発明に係る光ファイバの接続方法の一例を説明する図である。この方法では、直列に接続することで光伝送路１を構成する２本の光ファイバ２，３を接続する際に、ＰＭＤの角度依存性を測定し、そのＰＭＤが最も小さく測定された角度付近にてそれぞれの光ファイバ２，３を接続し、低ＰＭＤの光伝送路１を得ることを特徴としている。
【００１３】
２本の光ファイバ２，３は特に限定されず、既設線路（光ケーブル）に使用されている石英系シングルモード光ファイバなどが用いられる。本発明を既設線路の光ファイバの低ＰＭＤ化を目的とする場合、既設線路の所定の光ファイバを途中で切断し、切断により生じた端面を再度接続するように接続が行われる。接続する２本の光ファイバ２，３の接続端部は、被覆を除去し、光ファイバ裸線の端面同士を突き合わせる。
【００１４】
本発明の接続方法では、まず、２つの光ファイバ２，３を接続するときに、その接続点において、ＰＭＤの接続角度依存性を測定するステップを行う。ここで言う接続角度とは、２本の光ファイバ２，３の軸中心（図２中破線で示す）が一致している状態で、光ファイバ軸を中心に２本の光ファイバ２，３のいずれか一方または両方を周方向に向けて相対的に回転させた時の初期状態から回転した相対角度である。
【００１５】
ＰＭＤの測定方法は特に限定されないが、ジョーンズマトリクス法、ポアンカレ球法、干渉法、固定アナライザ法等が挙げられる。その中でも、実際の線路での適用を考えると、光源の制御の必要がない干渉法、固定アナライザ法が適しており、取扱いの容易性の点から干渉法が特に好ましい。具体的には、一方の光ファイバ２の接続端面と反対側に光源４を設置し、他方の光ファイバ３の接続端面と反対側にＰＭＤ測定装置５を設置し、光源４から測定光を光ファイバ２に入射させ、他方の光ファイバ３から出射した伝送光をＰＭＤ測定装置５で測定し、ＰＭＤを測定する。
【００１６】
次に、得られたＰＭＤの接続角度依存性測定結果から、ＰＭＤが最も小さく測定された角度（θmin）を決定するステップを行う。ここで、測定すべき角度の刻み幅は、θminの決定精度の観点から、３０°以下が好ましく、また角度設定の精度から０．２°以上が好ましく、その精度や作業効率の面から実質的には２〜１５°程度が好ましい。θminの決定は、測定結果から人間が判断しても良いし、計算機で自動的に決定しても良い。
【００１７】
次に、θminの相対角度にて２本の光ファイバ２，３を接続するステップを行う。接続方法は特に限定されないが、融着接続の場合には接続後の相対角度変化が無いと考えてよいので最も好ましい。他にも、接続方法としてはメカニカルスプライスやコネクタ接続がある。このような接続を行うことによって、既設線路中の光ファイバを使って、それを用いた時に最もＰＭＤが低減された光伝送路が実現できる。当然、なるべく細かい刻み幅でθminの決定をし、全く誤差無くθminにて接続できるのが理想であるが、θminの決定のための測定は作業効率の面や精度の面から、必ずしも“最もＰＭＤが小さい角度”を決定できるわけではなく、また、接続時にもθminと完全に一致した角度で接続することは、装置の精度や、がた等の理由で困難を伴う。つまり、実質的にはθminの真値付近、具体的には理想的に決定されたθmin±１５°程度の範囲内であれば、本発明の効果が実質的に認められるので、厳密にθminを決定し、正確にθmin接続する必要はない。
【００１８】
光ファイバのＰＭＤは偏波面保持光ファイバのような特殊な場合を除き、これまで、光ファイバの持つ複屈折βと偏波モード間結合係数ｈの関数とされ、次式（１）
【００１９】
【数１】
2005222006.tif 000002
【００２０】
として表されるとされてきた。ここで、Ｌは光ファイバ長である。βは光ファイバの非軸対称構造に起因し、ｈは光ファイバのねじれ等の外乱に起因するものとされている。
【００２１】
このようなモデルによると、２本の光ファイバを接続したときに、どのような角度で接続しても角度依存性は現れず、ｈの変化があったときにＰＭＤが変動するだけとなる。ｈの変化は、温度の変化等、光ファイバに与えられる外力等の変化によって生じる。
【００２２】
一方で、ｈが無視できる（〜０）、偏波面保持光ファイバ等の場合、角度依存は顕著である。即ち、βについては２つの光ファイバを接続したときに角度依存性が現れる。
【００２３】
本発明は、ｈが存在し（ｈ≠０）、従来は角度依存が無いとされてきた通常の伝送用光ファイバにおいても、角度依存が存在することを実験的に実証したことに基づき完成された。
【００２４】
図１に２本の光ファイバを接続する場合のＰＭＤの接続角度依存性の測定結果を例示する（刻み幅は１５°としている）。この測定結果から、これら２本の光ファイバの接続の場合、ほぼ１８０°対称の角度依存性を有していることが判る。本例の場合、１６５°（０°には特に意味はなく、相対的な基準値と考えて良い）が最もＰＭＤが小さく測定されたθminであった。
【００２５】
この結果は、従来角度依存が無いとされてきた通常の伝送用光ファイバが、ＰＭＤの接続角度依存を持つことを示し、従来のｈという概念に代表されるモード結合のランダム性の仮定が、接続点近傍では成り立たないことを示しており、接続点近傍のある範囲においては、ｈが無視できる偏波面保持光ファイバと同様の現象が起こっているということを示唆していると考えられる。すなわち、図１に示す測定結果においてＰＭＤの角度依存性が１８０°対称であったことから、それは直交する２偏波間の群速度差に比例している複屈折βの対称性（１８０°対称）そのものであると考えられるからである。
【００２６】
このことは、最もＰＭＤが小さい角度で接続を行うことによって、たとえ外乱によってＰＭＤの変動が起ころうとも、時間平均的には外乱に左右されず最もＰＭＤの小さい伝送路を実現できることを示している。
【００２７】
次に、前記低ＰＭＤ接続の実現を図る手法についてのより具体的な方法を説明する。
直列に接続することで、伝送路を構成しようとしている２本の光ファイバの端面を接続する場合を考える。例えば、既設線路の場合には、ＰＭＤが大きくて伝送路の高速化ができない伝送路の一部を切断する。切断個所は、過去に敷設された時の接続点でも良いし、そうでなくても良い。この伝送路の一部を切断することで、接続用の端面が用意される。
【００２８】
次に、２本の光ファイバ端面を、対向させ、角度最適化や端面間距離の最適化、相対位置の調整（調心）等を行い、２本の光ファイバ間で光が導通するように調整する。位置や角度の調整は、特に限定されるものではないが、精密調心機構を持った放電型融着機のようなものを用いることが好ましい。光の導通の確認（調心完了の確認）は、一方の光ファイバに光を入射し、他方の光ファイバの出射端でパワーメータ等で光強度を測定しても良いし、側面からの観察により、光ファイバのコア同士が調心されていることを確認しても良い。端面間の距離は、後のＰＭＤの測定を考慮して、１ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下であることが望ましい。また、特に限定されないが、調心精度は、±１μｍ以下であることが望ましく、また相対端面角は２°以内であることが望ましい。換言すると、一般的な接続時に必要とされる条件を満たしていることが望ましい。
【００２９】
次に、位置調整された２本の光ファイバを、その状態で位置を固定して、ＰＭＤを測定する。ＰＭＤの測定を行うには、一般的には、一方の光ファイバの接続（予定）部とは反対端に光源をセットし、もう一方の光ファイバの接続（予定）部と反対端に受光・測定部をセットする。ＰＭＤの測定は、前述したように、特に限定されないが、干渉法が扱い易い。得られた測定結果は、記憶しておく必要があり、パーソナルコンピュータに記憶させることもできるし、人間が記憶・記録しても構わない。
【００３０】
次に、回転機構を使って、対向する光ファイバの一方もしくは両方を目的の角度だけ回転させ、そこで回転を停止し、その角度でのＰＭＤを測定し、結果を記憶する。従って、ここで用いる回転機構としては、光ファイバを必要な角度だけ回転させ、停止する機能を有する必要がある。自動的に回転開始・停止が行われる装置でもよいし、そうでなくても良い。因みに、限定するものではないが、回転機構の付いた放電型光ファイバ融着機は操作がし易く、便利である。
【００３１】
このように、順次回転・停止・測定・記憶を繰り返し行い、少なくとも９０°以上、望ましくは１８０°以上測定し、得られて記憶された測定結果を比較して、最もＰＭＤの値が小さい角度θminを得る。なお、特に限定しないが、回転・停止・測定・記憶の繰り返しが自動的に制御・運転されていると、作業効率の面から有利である。θminの決定は、前述した通り、測定結果から人間が判断しても良いし、計算機で自動的に決定しても良い。
【００３２】
次に、θminで対向された光ファイバの相対回転角を保持した状態で、接続を行う。その時に、ここまでの工程で使用してきた調心・回転機構を有する光ファイバ固定装置から一旦外し、再度別の固定機構で相対角度がθminとなるよう接続してもよいが、固定装置に接続機構（融着接続機構）がついていることが、作業時間短縮等の面で有利である。接続は、θminに対し、±１０°以内、理想的には±１°以内で接続されることが望ましく、そのような接続が可能なように各装置・作業を選択すべきである。この範囲を超えてしまうと、当然ながらＰＭＤ低減効果が薄れてしまう。
【００３３】
このようにして、低ＰＭＤ接続が完了する。
接続された接続部は、適宜必要に応じて、リコートされたり、保護チューブを被せたり、クロージャに収納されることがある。
なお、ここでは既設線路の低ＰＭＤ接続を例として説明したが、本発明の方法は既設線路のＰＭＤ改善にのみ限定されるものではなく、新たに光ファイバを敷設する際の接続にも本方法を用いることができ、低ＰＭＤ線路を実現できる。
【００３４】
本発明の方法を実施する上で、光ファイバ調心・回転機構を有する光ファイバの固定装置と、光ファイバの接続を行う接続機構が一体であることがより望ましい。このような装置は、もちろん専用の装置を作製しても良いが、一般的には、回転機構のついた放電型融着接続機を用いるのが、手軽さ・コストの面でより好ましい。回転機構のついた融着接続機としては、例えばフジクラ社製の融着接続機ＦＳＭ−４０ＰＭ等が挙げられる。
【００３５】
さらに、本方法を、複数の光ファイバが接続されて構成される伝送路に対して、各接続（予定）点に対し、順次行って行くことによって、伝送路全体のＰＭＤをより低減させることも有効である。
【実施例】
【００３６】
前述した通り、本発明の方法に従い、接続する２本の光ファイバのＰＭＤの角度依存測定を行い、θminにて接続を行って効果を確かめた。
回転・調心・接続のための装置としては、回転機構の付いた放電型融着接続器（フジクラ社製ＦＳＭ−４０ＰＭ）を用いた。またＰＭＤの測定には、干渉法のＰＭＤ測定装置である、パーキンエルマー社製ＰＭＤ４４０を用いた。角度刻み幅は１５°（一部５°もしくは２．５°）で行った。角度依存の測定は、相対角度２７０°の範囲で行った。
【００３７】
［実施例１］
ＰＭＤがもともと４０ｐｓであった約４４００ｍの光ケーブルに収容された光ファイバ素線の中間点約２２００ｍ付近にて光ケーブルを切断し、本法を用いてＰＭＤ低減線路を作製した。その結果、線路全体のＰＭＤは約２０ｐｓに低減された。
【００３８】
［実施例２］
ＰＭＤがもともと２０ｐｓであった約４０００ｍの光ケーブルに収容された光ファイバ素線の中間点約２０００ｍ付近にて光ケーブルを切断し、本法を用いてＰＭＤ低減線路を作製した。その結果、線路全体のＰＭＤは約１５ｐｓに低減された。
【００３９】
［実施例３］
ＰＭＤがもともと２０ｐｓであった約１２００ｍの光ケーブルに収容された光ファイバ素線の中間点約６００ｍ付近にて光ケーブルを切断し、本法を用いてＰＭＤ低減線路を作製した。その結果、線路全体のＰＭＤは約６ｐｓに低減された。
【００４０】
［実施例４］
ＰＭＤがもともと１５ｐｓであった約８０００ｍの光ケーブルに収容された光ファイバ素線の中間点約４０００ｍ付近にて光ケーブルを切断し、本法を用いてＰＭＤ低減線路を作製した。その結果、線路全体のＰＭＤは約１２ｐｓに低減された。
【００４１】
［実施例５］
ＰＭＤがもともと３５ｐｓであった約２２００ｍの光ケーブルを、クロージャを用いて２本接続された線路にて、そのクロージャを開けて光ファイバを取り出し、本法によって再度θminで接続し直した。その結果、線路全体のＰＭＤは約２８ｐｓに低減された。
【００４２】
［実施例６］
ＰＭＤがもともと４０ｐｓであった約２２００ｍの光ケーブルを、クロージャを用いて４本接続された線路にて、そのクロージャを開けて光ファイバを取り出し、本法によって再度θminで接続し直すことを、接続点全て（３個所）について行った。その結果、線路全体のＰＭＤは約２４ｐｓに低減された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】２本の光ファイバを接続する場合のＰＭＤの接続角度依存性の測定結果を示すグラフである。
【図２】本発明の光ファイバの接続方法の一例を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…光伝送路、２，３…光ファイバ、４…光源、５…ＰＭＤ測定装置。
【図１】
2005222006.tif 000003
【図２】
2005222006.tif 000004